楊藝東　蘇新彥　高虹　張慧

摘 要：文章設(shè)計了一個基于PXI總線的毫米波雷達(dá)信號模擬器，通過對實際采樣信號進(jìn)行仿真分析建立毫米波雷達(dá)信號模型，進(jìn)而模擬實際環(huán)境中不同頻率范圍、不同參數(shù)特性的毫米波雷達(dá)回波信號。重點(diǎn)介紹了信號的仿真模型建立及基于PXI6711板卡的信號生成。測試結(jié)果表明，該模擬器具有模擬頻率范圍廣、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、方便攜帶等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)及其相關(guān)測試平臺的檢測。

關(guān)鍵詞：毫米波；PXIe；模擬器；電子對抗

引言

現(xiàn)代軍事技術(shù)發(fā)展迅速，對電子裝備尤其雷達(dá)的性能要求不斷提高，雷達(dá)產(chǎn)品的更新頻率不斷加快。因此，需盡可能縮短雷達(dá)系統(tǒng)研制和實驗的周期，同時還要保證新型雷達(dá)工作頻率大、精度高、能模擬復(fù)雜雷達(dá)信號等基本要求[1]。

文章針對國內(nèi)現(xiàn)有雷達(dá)及雷達(dá)模擬器體積較大、功能單一、研制實驗成本較高、效率低下等問題[2]，通過對實際雷達(dá)回波信號進(jìn)行仿真并建立函數(shù)模型實現(xiàn)了一種基于PXI總線工作在毫米波段的雷達(dá)信號模擬系統(tǒng)[3，4，5]。該系統(tǒng)具有多通道信號輸出、控制面板簡單易操作、體積小、便于外場雷達(dá)系統(tǒng)檢測等特點(diǎn)。

1 總體設(shè)計

毫米波雷達(dá)信號模擬器的總體設(shè)計如圖1所示，模擬器主要分為軟件仿真、硬件信號輸出兩個單元。軟件仿真主要通過對實際采樣信號進(jìn)行曲線擬合進(jìn)而得到雷達(dá)信號的數(shù)學(xué)模型，然后通過相應(yīng)的算法進(jìn)行軟件模擬；硬件信號輸出單元主要通過對硬件設(shè)備的初始化，通過PXI總線和SCB-68A連接線將生成的信號通過BNC輸出。

2 軟件設(shè)計

雷達(dá)測速的基本原理是；目標(biāo)相對于雷達(dá)運(yùn)動時會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，通過頻譜分析可以提取得到運(yùn)動物體的時頻關(guān)系，進(jìn)而計算速度。毫米波雷達(dá)信號模擬器模擬的信號是包含周圍環(huán)境信息及目標(biāo)信息的雷達(dá)回波信號[6]。

該模擬器軟件設(shè)計主要包括毫米波信號的數(shù)學(xué)模型建立和軟件仿真。毫米波信號的數(shù)學(xué)模型建立模塊主要通過MATLAB曲線擬合工具箱對實際采集到的有效毫米波信號進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)而得到信號與時間的函數(shù)關(guān)系模型；毫米波信號的軟件仿真在航天測控的智能平板電腦通過Labwindows/CVI軟件實現(xiàn)，軟件仿真模塊包括前面板的設(shè)計和驅(qū)動函數(shù)的編寫，前面板的設(shè)計主要對雷達(dá)的各項參數(shù)及信號輸出進(jìn)行實際操作時的手動設(shè)置，驅(qū)動函數(shù)的編寫主要通過對PXI6711板卡的硬件驅(qū)動程序的編寫。

3 硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要包括智能平板及PXI6711板卡的初始化和SCB-68A與整個系統(tǒng)的連接進(jìn)而輸出所需的波形。航天測控公司的AMC58234智能平板有4個PXI總線的插槽，可同時插入4塊PXI6711板卡輸出8路雷達(dá)信號，單路信號的輸出通過SCB-68A連接線連接外設(shè)輸出。

4 模擬器測試

模擬器可以輸出三種信號線性調(diào)頻信號、非線性調(diào)頻信號、毫米波雷達(dá)信號。線性調(diào)頻信號如圖2所示，圖中信號頻率變化為0-2Mhz；毫米波雷達(dá)信號如圖3所示，軟件根據(jù)用戶輸入的高速運(yùn)動目標(biāo)的速度及其他相關(guān)雷達(dá)信號參數(shù)得到的波形。

5 結(jié)束語

文章結(jié)合PXI總線，在Labwinows/CVI環(huán)境下有軟件控制完成信號的建模、仿真、輸出及信號的實時顯示等功能實現(xiàn)了信號模擬器的軟件設(shè)計，通過PXI總線及SCB-68A實現(xiàn)了信號的實際輸出。該毫米波雷達(dá)信號模擬器方便快捷、界面操作靈活、便于升級維護(hù)，可廣泛應(yīng)用于工程測控實驗中。

參考文獻(xiàn)

[1]周杏鵬.現(xiàn)代檢測技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王建新，楊世鳳，隋美麗.LabWindows/CVI 測試技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[3]石法通，馮松濤.虛擬仿真技術(shù)在實踐中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（15）：25.

[4]National Instrument.PXI-6711 User Manual，2014（4）.

[5]李毓輝，郭群山，鄭強(qiáng).利用NI-DAQ使PXI6713實現(xiàn)正弦波和方波的輸出[J].儀表技術(shù)，2004（5）.

[6]王磊.多頻連續(xù)波雷達(dá)視頻信號模擬器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2006.